先给结论:
TEB、DWA 属于移动机器人经典局部规划器,在低速园区/清扫/巡检上成熟,但在矿区矿卡、高速自动驾驶中极少直接做主规划;Ego-Planner 是近年优秀的轻量型自主避障规划器,在无人车、机器人均有落地,但矿卡重载场景仍需改造。
下面分算法讲适用场景、在自动驾驶中的真实地位、矿区矿卡是否可用。
一、DWA (Dynamic Window Approach)
原理
- 速度空间(v, ω)采样
- 前向模拟轨迹 + 代价函数(距离障碍、朝向、目标点)
- 选最优速度指令,纯局部、反应式
在自动驾驶中的应用
- 几乎不用在乘用车/矿卡主规划
- 适用:低速、差速/阿克曼小型车(园区接驳、机器人、无人配送车 < 10--15km/h)
- 缺点:
- 本质是局部反馈控制,缺乏长预瞄和全局拓扑意识
- 难以处理非完整约束+重载+坡道
- 高速下稳定性差,无平滑性/ jerk 保证
矿区矿卡结论
不适合直接做主局部规划,最多可做极低速度对位时的辅助微调。
二、TEB (Timed Elastic Band)
原理
- 把轨迹看成一串带时间约束的弹性节点
- 优化:路径长度、障碍物惩罚、时间间隔、动力学约束
- 可输出带时间戳的轨迹,比 DWA 更像"轨迹规划"
在自动驾驶中的应用
- 主流使用:ROS 移动机器人、AGV、园区场内车
- 自动驾驶落地:
- 低速封闭园区接驳车有少量使用
- 高速/矿区/重卡 几乎不用
- 优点:相对平滑、支持约束多、配置灵活
- 缺点:
- 优化自由度高,调参复杂、容易震荡/不收敛
- 对重载、大延迟、强耦合动力学建模不足
- 实时性随轨迹点增多明显下降
矿区矿卡结论
- 可研究/验证 ,但不适合量产主规划
- 若要使用,必须重写动力学、坡道、载重模型,并做硬实时剪枝与安全兜底。
三、Ego-Planner
原理
- 基于梯度优化 + 自由空间多项式
- 前端快速生成安全轨迹,后端优化平滑与可行性
- 轻量、实时、支持三维/二维,在无人机、地面无人车都火
在自动驾驶中的应用
- 优势:
- 计算轻、实时性好
- 避障能力强,对非结构化环境友好
- 易于和全局路径、地图代价场结合
- 落地:
- 无人小巴、园区车、越野无人车较多
- 乘用车高速 NOA 少(更偏好 MPC / Lattice + QP)
- 矿区处于可落地改造区间
矿区矿卡适配性
- 更适合做局部避障规划器
- 需要补充/改造:
- 矿车阿克曼+最小转弯半径约束
- 重载纵向动力学、坡道、附着极限
- 速度规划与 jerk 约束
- 安全冗余与多候选备份
结论
Ego-Planner 在矿区是比较有潜力的候选,比 DWA/TEB 更适合做矿卡局部规划主干。
四、三者横向对比(自动驾驶视角)
| 算法 | 典型平台 | 速度区间 | 自动驾驶认可度 | 矿区矿卡适用性 |
|---|---|---|---|---|
| DWA | 机器人、AGV | < 10--15 km/h | 低 | 很低 |
| TEB | 园区AGV/小车 | < 15--20 km/h | 中低 | 中低(需大改) |
| Ego-Planner | 无人机/无人车 | 中低速均可 | 中高 | 中高(可改造量产) |
五、回到矿区矿卡:应该怎么用?
现实量产路线(主流厂商不会直接用原生TEB/DWA)
- 主干用 :
- Lattice Planner
- Hybrid A* + 后优化
- Ego-Planner 改造版
- MPC 规划
- TEB/DWA 定位 :
- 仅作为低速对位、极小范围纠偏、应急兜底的备选模块
- 不做主链路
推荐组合(工程友好)
- 全局路径 + Ego-Planner / Lattice 做局部轨迹生成
- 后端 QP/SQP/MPC 做平滑与动力学约束
- DWA/TEB 可保留为安全 fallback 模块(极低速度场景)
六、总结一句话
- DWA/TEB :机器人时代产物,自动驾驶里低速园区有用,矿卡基本不用。
- Ego-Planner :现代轻量避障规划器,矿卡局部规划有改造价值。
- 矿区量产主流依然是:Lattice、Hybrid A、MPC、采样+优化融合*。
如果你需要,我可以给出:
- Ego-Planner 适配矿卡的改造点清单
- TEB/DWA 在矿卡中仅适合的功能范围
- 一套矿区局部规划的算法架构选型与接口设计